NO842080L - Ventil-omformer/innstiller med fjerntilbakekopling og hukommelse - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår generelt en innretning for iverksettelse

av nøyaktig innstilling av ventiler, og særlig en sådan innretning som tilveiebringer på avstand tilgjengelig indikasjon på sann ventilstilling.

I praktisk talt alle prosess-styresystemer benyttes visse typer av ventiler til å regulere strømmen av prosess-fluida. Riktig operasjon av disse ventiler er en viktig faktor for å oppnå utforming av et produkt innenfor spesifi-kasjonene, såvel som på en effektiv måte. I potensielt eksplosive prosesser kunne det muligens også bety forskjellen mellom en sikker og en usikker driftstilstand.

For å lette nøyaktig operasjon er forskjellige typer av ventilinnstillingsmekanismer blitt benyttet i utstrakt grad tidligere. Disses grunnleggende driftsprinsipp er å opprettholde et energiseringssignal inn i et ventil-manøverorgan inntil tilbakekopling som tilveiebringes fra selve ventilen og som indikerer at den har oppnådd den ønskede stilling, avslutter energiseringssignalet. Ventil-innstillingsmekanismene er av to grunnleggende typer, nemlig innstilleren i hvilken tilbakekoplingen tilveiebringes ved hjelp av en mekanisk leddkopling til ventilstammen, og omformeren i hvilken tilbakekoplingsinformasjonen ledes eller befordres ved hjelp av enten det pneumatiske trykk eller den elektriske strøm som er til stede ved ventilmanøverorganet, avhengig av den type manøverorgan som benyttes. Begge disse mekanismer er ment å sikre at ventilen oppnår den riktige innstilling, på tross av friksjon i manøverorganet eller i ventilstammepakningen.

Ikke desto mindre finnes det visse mangler ved de tidligere kjente typer av innstillere og omformere. Spesielt er kommunikasjonen mellom en fjernt beliggende styreanord-ning eller kontroller og ventilinnstillingsmekanismen typisk enveis. Dette betyr at selv om kontrolleren utsender et ordresignal til innstillingsmekanismen, finnes det ikke noen bekreftelse i kontrolleren på at ventilen har inntatt den ønskede innstilling. Selv om lokal tilbakekopling eksisterer mellom ventilen og dens manøverorgan, slik som beskrevet foran, har det ikke vært tilgjengelig noen effektiv anordning for tilveiebringelse av tilbakekopling til den fjernt belig gende kontroller. I visse prosesser kan imidlertid den men-neskelige operatør trenge en positiv indikasjon på virkelig ventilstilling for på pålitelig og sikker måte å regulere prosessen. Den eneste måte som operatøren gjøres oppmerksom på en uriktig innstilt ventil, er ofte ved hjelp av responsen av selve prosessen. Dersom for eksempel en kjølevannsventil må åpnes mer fullstendig for å redusere temperaturen på en spesiell reaksjon, kan den eneste bekreftelse på at ventilen har åpnet seg tilstrekkelig, muligens være den endelige reduk-sjon i temperaturen. På grunn av den typisk lange etterslep-ningstid i en temperatursløyfe, kan imidlertid en indikasjon på feil muligens ikke bli åpenbar før etter en uakseptabelt lang tidsperiode.

Det er kjent å benytte visse hjelpeanordninger for

å indikere ventilstilling. En sådan anordning er et potensio-meter i hvilket slepekontaktarmen er festet til ventilstammen. Et konstant spenningsinngangssignal opprettholdes over poten-siometerets totale motstand, mens slepekontaktarmens bevegel-ser endrer utgangssignalet i forhold til ventilstillingen.

Et sådant arrangement innebærer imidlertid tre ekstra signal-ledninger og ekstra kretser.

Ved spesielt kritiske anvendelser kjenner man til

at operatører har installert direkte observasjonssystemer, såsom fjernsynmonitorer, for betraktning av stillingen av ventilen.

Det eksisterer også et behov for at ventilinnstillingsmekanismen skal ha en hukommelse, dvs. at den skal være i stand til å holde en ventil i en forinnstilt stilling i tilfelle av tap av effekt til innstillingsmekanismen, og likevel gjøre dette på tilstrekkelig lave energinivåer til å unngå antennelse av potensielle eksplosive atmosfærer. Hukom-melsessystemer som arbeider innenfor rammen av en konvensjonell, elektrisk basert innstillingsmekanisme, overskrider typisk egentlig sikre driftsgrenser og er derfor ubrukelige i farlige miljøer eller omgivelser.

På bakgrunn av ovenstående er det derfor et formål med oppfinnelsen å oppnå en ventilinnstillingsmekanisme som har et integrert fjerntilbakekoplingssystem for å tilveie-bringe en bekreftende indikasjon, i et fjernt beliggende kontrollrom, på den virkelige respons av ventilen på et styresignal som utgår fra dette kontrollrom.

Det er et annet formål med oppfinnelsen å tilveie-bringe fjerntilbakekoplingen langs de samme overføringslinjer som de linjer på hvilke styresignalet overføres fra kontroll-rommet til ventilinnstillingsmekanismen.

Det er et ytterligere formål med oppfinnelsen å oppnå ovennevnte resultat med et system som er nærmest idiot-sikkert for bruk i eksplosive atmosfærer.

Den foreliggende oppfinnelse opererer i sammenheng med en ventilinnstillingsmekanisme av den type i hvilken et ventilmanøverorgan som er beliggende i et prosessmiljø, beveger ventilstammen i overensstemmelse med et ordresignal som frembringes av en prosesskontroller i en fjernt beliggende styrestasjon. En sådan mekanisme har vanligvis et lokalt tilbakekoplingssystem for avslutning av manøverorganets operasjon når ventilen oppnår en sluttstilling slik den er diktert av ordresignalet. I overensstemmelse med en spesiell utførelse av oppfinnelsen frembringer fjerntilbakekoplings-systemet et utgangssignal for overføring til den fjernt beliggende styrestasjon, idet utgangssignalets frekvens indikerer ventilens status. Utgangssignalet overføres til styre-stasjonen via en to-tråds overføringslinje som er vanlig benyttet for prosesskontroll-instrumenteringskommunikasjon, og som også tjener til å overføre ordresignalet fra styre-stas jonen til ventilmanøverorganet.

Tilbakekoplingssystemet omfatter en oscillator hvis utgangsfrekvens endrer seg i overensstemmelse med induktansverdien av en variabel induksjons- eller kvelespole som reagerer på endringer i ventilens status eller tilstand.

I denne utførelse innleder ordresignalet også et pneumatisk styresignal til manøverorganet ved hjelp av en elektropneumatisk laveffekt-bryter som virker på spennings-og effektnivåer som ligger godt innenfor de i sitt vesen sikre grenser som er fastsatt for farlige omgivelser.

Utformingen av de elektropneumatiske brytere oppnår en minnefunksjon ved at en på forhånd eksisterende ventil-posisjon vil bli opprettholdt selv i tilfelle av en avbrytelse av for eksempel ordresignalet fra kontrolleren, slik

som i tilfelle av en effektsvikt.

I en alternativ utførelse virker oppfinnelsen i en feilsikker modus i tilfelle av effektsvikt. Ved signaltap utkoples hukommelsen og ventilen innstilles automatisk i en feilsikker eller annen forutbestemt tilstand. Tilbakeføringen til en feilsikker innstilling kan valgfritt forsinkes i en forinnstilt tidsperiode etter signalavbrytelsen.

De nye aspekter og spesielle fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende nærmere beskrivelse i forbindelse med tegningene, der fig. 1 viser et koplings-skjema av en første utførelse av en ventilomformermekanisme ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et delkoplingsskjerna av en utførelse av en ventilinnstillermekanisme ifølge oppfinnelsen, fig. 3A-3E viser detaljerte koplingsskjemaer av kretsanordningen i GRENSESjIKTKORT-delen på fig. 1, fig. 4 viser et detaljert koplingsskjerna av kretsanordningen i FELTELEKTRONIKK-delen på fig. 1, fig. 5A og 5B viser detaljriss av den variable induksjonsspole i den pneumatiske omvandler på fig. 1, fig. 6 er en kurve som viser sammenhengen mellom oscillatorfrekvens og stilling av den variable induksjonsspoles anker, og fig. 7 viser et koplingsskjerna av en andre utfø-relse av en ventilomformermekanisme ifølge oppfinnelsen.

I hele den etterfølgende beskrivelse og på tegningene er de samme henvisningstall benyttet til å angi like komponenter.

På fig. 1 er vist et prosess-styresystem 10 som benytter et nytt system for justering av innstillingen av en ventil 11, for å variere passeringshastigheten av prosess-fluida gjennom denne. En konvensjonell kontrollermekanisme 13, en anordning hvis konstruksjon og virkemåte er velkjent for fagfolk på området prosess-styring, er kilden til ordresignaler som innleder ventiloperasjon. På kjent måte sammen-likner kontrolleren et innkommende målesignal som angir verdien av den spesielle prosessvariable som styres, med et forutbestemt innstillingspunktsignal som representerer den ønskede verdi av denne variable, og frembringer et passende ordresignal over en ledning 15. Dette ordresignal er ment å forårsake en endring av ventilens innstilling, slik at den ønskede verdi av prosessen drives i retning mot det ønskede nivå.

Den ventil som er vist på fig. 1, er pneumatisk drevet, selv om teknikken ifølge oppfinnelsen er like anven-delig på en ventil som manøvreres av en elektrisk eller en annen konvensjonell mekanisme. Et pneumatisk signal som til-føres via en luftledning eller luftlinje 17, tilføres til hvilken som helst av en rekke forskjellige, pneumatisk drevne drivmekanismer, generelt representert ved henvisningstallet 19, som er koplet til en stamme eller spindel 21 av ventilen. I den viste utførelse åpner hevning av ventilstammen ventilen ytterligere, mens senkning av stammen lukker ventilen, selv om motsatt virkende utforminger er mulige.

Styresignalet fra kontrolleren 13, i dette tilfelle i form av et likespenningssignal i området fra 0 til 10 volt, tilføres til et elektronisk mellomkoplings- eller grense-s.jiktkort 22 hvis konstruksjon og funksjon skal beskrives nærmere i det følgende. Grensesjiktkortet og kontrolleren er beliggende på en styrestasjon fjernt fra den styrte prosess, og kommuniserer via en totråds overføringslinje 23 til en feltelektronikk-montasje 24 som er beliggende i nærheten av ventilen. En sådan typisk totråds overføringslinje, som er ment å føre toveis overføring av effekt og informasjons-signaler, har funnet utstrakt anvendelse for fjernkommunika-sjon innen prosesstyringsindustrien. En typisk anvendelse av en sådan overføringslinje er beskrevet i US patentskrift nr. 4 118 977. Dette patent tilhører den foreliggende søker, og dets innhold innlemmes herved som referanse.

Kretsanordningen i feltelektronikkmontasjen 24, som også skal beskrives i det følgende, tar imot det elektriske signal, vanligvis i form av en strøm, fra totråds-overførings-linjen 23 og tilfører signalet til den ene eller den andre av to elektropneumatiske brytere 25, 26. Disse brytere innleder strømmen av pneumatiske signaler for styringsformål.

I denne utførelse bevirker den øvre bryter 25 en senkning av det pneumatiske trykk som i siste instans tilføres til ventil-manøverorganet 19, mens den nedre bryter 26 øker trykket.

Hver av bryterne 25, 26 omfatter et ytre hus 27 i hvilket det finnes et øvre luftkammer 29 og et nedre luft kammer 33. Bunnen av det øvre kammer er avgrenset av en fleksibel membran 35. En dyse 36 tillater kommunikasjon av luft mellom det øvre kammer og husets ytre via en ledning 37. En klaff 38 hviler normalt mot dyseåpningen, idet den avtetter dysen mot passasje av luft og tillater trykksetting av det øvre kammer. En utløpsport 39 står i fluidumforbindelse med det nedre kammer 33.

Under membranen 35 er det anbrakt en plate 4 2 som understøttes på og er svingbar om en andre fleksibel membran 43. En sokkel 44, som er festet til undersiden av denne plate, mottar en oppadrettet forspenning fra en skruefjær 45 som er anbrakt i det nedre luftkammer 33, slik at platen 42 holdes i intim kontakt med membranen 35.

Instrumentluft fra et forråd 46, typisk på 1,4 kg/ cm 2, innføres i det øvre kammer 29 via en kanal 4 7 og en beg-renser 48. Så lenge klaffen 38 er tettet mot dysen 36, presser det trykk som utvikles i det øvre kammer, membranen 35 nedover og forårsaker at en pakning 49 som er beliggende i sokkelens 44 underside, plasseres fast mot en andre dyse 50 på tross av den oppadrettede forspenning som tilveiebringes av fjæren 45. Denne tilstand inntreffer når den elektropneumatiske bryter er i "av"-stillingen.

En solenoidmontasje eller solenoidsammenstilling 51 er beliggende på toppen av hver elektropneumatisk bryter nær klaffen 38. Ved fravær av et driv- eller påvirkningssignal til solenoiden holder klaffens fjærkraft klaffen tett pres-set mot dysen 36. Når imidlertid et strømsignal tilføres til solenoiden, trekker en elektromagnet 53 klaffen bort fra kontakt med dysen. Trykket i det øvre kammer 29 avtar slik at membranen 35 tillates å stige og den kraft som utøves mot platen 42, i sin tur nedsettes. Fjæren 45 løfter sokkelen og pakningen 49 bort fra den andre dyse 50, slik at luft-strømmen slippes frem mellom utløpsporten 39 og en innløps-ledning 55 via det nedre kammer 33 og dysen 50. Dette representerer "på"-tilstanden.

Når det gjelder den øvre bryter 25, er utløpsporten 39 ventilert mot atmosfæren, slik at overskuddstrykk som koples til innløpsledningen 55 fra et annet sted i det pneumatiske nettverk, kan utløses. Denne bryter virker således til å redusere trykket i de pneumatiske ledninger som til slutt fører til ventilmanøverorganet. I den nedre bryter 26 er utløpsporten forbundet med lufttilførselen 46 på 1,4 kg/cm 2. Når denne bryter skrues på, tilføres luft med et trykk på 1,4 kg/cm 2 til de pneumatiske styreledninger, slik at trykket i virkeligheten øker. Slik det skal beskrives senere, påvirker grensesjiktkortet 2 2 og feltelektronikkmontasjen 24, som virker i fellesskap, selektivt enten bryteren 25 eller bryteren 26, avhengig av om prosesstilstandene krever at lednings-trykket til ventilen skal reduseres eller økes.

Det skal påpekes at selv om de elektropneumatiske brytere, som vanligvis er beliggende i prosessmiljøet eller prosessomgivelsene, kan utløses elektrisk, har de et meget lavt effektforbruk. Da den vesentlige drivkraft som bevirker bevegelse av ventilen, tilføres ved hjelp av det pneumatiske trykk, kreves i virkeligheten bare minimal elektrisk energi for å aktivere bryterne for å dirigere luftstrømmen på riktig måte. Ventilstyresystemet ifølge oppfinnelsen kan således arbeide effektivt på strøm- og spenningsnivåer som ligger innenfor de i sitt vesen sikre grenser som typisk kreves for sikker drift i farlige eller eksplosive atmosfærer. Sådanne nivåer er definert i publikasjonen "Intrinsically Safe Appa-ratus for Use in Division 1 Hazardous Locations" som er pub-lisert av The National Fire Protection Association og hvis innhold herved innlemmes som referanse. SPEC 200-familien av elektroniske kontrollere som fremstilles av The Foxboro Com-pany, Foxboro, Massachusetts, genererer elektriske styresig-naler som ligger innenfor disse i sitt vesen sikre driftsgrenser, og er forenlige med driftsbetingelsene ved den foreliggende oppfinnelse. Da de elektropneumatiske brytere utnytter en solenoid, som er en induktiv, energilagrende anordning,

må en beskyttende parallellkomponent av en eller annen type koples til solenoiden for å undertrykke transiente spenninger eller strømmer som ligger over de sikre grenser. Sådanne komponenter, som også er omtalt i ovennevnte publikasjon, er imidlertid velkjente for fagfolk på området "intrinsikk sikkerhet" og vil ikke bli ytterligere beskrevet her.

Det pneumatiske signal, enten det kommer fra bryteren 25 eller bryteren 26, tilføres via en ledning 56 til en pneumatisk sender 57. Senderen, sammen med et standard, pneumatisk rele 59 (f.eks. det såkalte Model 40 Relay som også fremstilles av The Foxboro Combany) utgjør en pneumatisk omvandlermontasje eller omvandlersammenstilling 61.

I den pneumatiske sender 57 er en ekspanderbar mottakerbelg 63 ved sin nedre ende festet til et monteringsunder-lag 65, og ved sin øvre ende festet til den ene ende av en moment- eller hevarm 67. Hevarmen er i stand til å svinge om et opplagrings- eller dreiepunkt 69 på en balansestang 71, for å bevirke omstilling av en klaff 73 i forhold til en dyse 75. Dysen er via en pneumatisk ledning 77 koplet til stan-dardreleet 59 og til luftforrådet 46. På en måte som er velkjent for fagfolk på pneumatikkområdet, bestemmer klaffens avstand i forhold til dysen størrelsen av et forsterket utgangssignal som frembringes av releet på utgangsledningen 17, og som i sin tur tilføres til ventilmanøverorganet 19. Når luft som strømmer inn fra ledningen 56, bringer belgen til å ekspandere, svinges klaffen nærmere dysen, hvilket resulterer i en økning i releets utgangstrykk. Når belgen trekker seg sammen, fjernes klaffen fra dysen, slik at releets utgangssignal avtar.

Hvorvidt belgen 63 utvider seg eller trekker seg sammen, avhenger av hvilken av de elektropneumatiske brytere 25, 26 som aktiveres ved hvilket som helst gitt tidspunkt. Dersom "reduksjons"-bryteren 25 aktiveres, dannes en strøm-ningsbane fra belgens indre til den ytre atmosfære, slik at overskuddstrykk i belgen tillateså unnslippe, og belgen å trekke seg sammen. Dersom på den annen side "øknings"-bryteren 26 aktiveres, utøves tilførselstrykk på belgen, slik at denne bringes til å ekspandere.

Mens stillingen av klaffen 73 endres ved funksjon av mottakerbelgen 63, kan også stillingen av selve dysen 75 innstilles. I utførelsen på fig. 1 er en tilbakekoplingsbelg 81 innskutt mellom underlaget 65 og balansestangen 71. En fjær 83 tilveiebringer en nedadrettet forspenning på stangens venstre ende. Således kan denne balansestang likeledes svinges om et bøyested 84 for å omplassere dysen i forhold til klaffen.

Det pneumatiske signal til tilbakekoplingsbelgen

81 kommer fra det samme utgangssignal fra releet 59 som det som tilføres til ventilmanøverorganet 19. Endringer i driv-eller påvirkningstrykket til ventilen gjenspeiles således av en økning eller minskning i det indre trykk i tilbakekoplingsbelgen 81, hvilket bringer belgen til å utvide seg eller trekke seg sammen tilsvarende. Belgens bevegelse omstiller dysen 75 i forhold til klaffen 73 inntil en ny likevektsstil-ling er etablert på nytt, ved hvilket tidspunkt ingen ytterligere endringer i releets utgangssignal inntreffer. Kort sagt forårsaker således mottakerbelgens virkning et pneumatisk drivsignal til ventilens påvirkningsorgan inntil den utbalanseres av den tilsvarende virkning av tilbakekoplingsbelgen.

Som følge av at tilbakekoplingen mellom ventilpåvirkningsorganet 19 og den pneumatiske sender 57 oppnås ved hjelp av et trykksignal til tilbakekoplingsbelgen 81, er den type ventilinnstillingsmekanisme som er vist på fig. 1, kjent som ventilomformer (engelsk: valve converter). Som vist på fig. 2, kan imidlertid tilbakekoplingen også tilveiebringes ved hjelp av en direkte mekanisk leddkopling 85 mellom ventilstammen 21 og balansestangen 71. I dette arrangement er ventilinnstillingsmekanismen mer presist kjent som ventilinnstiller (engelsk: valve positioner).

Idet det igjen henvises til fig. 1, er det til den øvre overflate av balansestangen 71 festet et anker 87 i form av en avkortet, trekantet kile som utgjør en del av en variabel induksjonsspolemontasje 89. Induksjons- eller induktans-spolen er en komponent i en oscillatorkrets som inngår i kretsanordningen i feltelektronikkmontasjen 24 (se fig. 4). Oscillatoren kan være hvilken som helst konvensjonell krets hvis utgangsfrekvens er avhengig av verdien av den variable induksjonsspole, og som sådan vil ikke detaljene ved denne bli beskrevet ytterligere her. Den oppadgående og nedad-gående bevegelse av balansestangen, som reaksjon på tilbake-koplingssignaler som tilføres til den pneumatiske sender, omstiller ankeret i luftgapet 91 til en magnetisk montasje 93 som inngår i den variable induksjonsspole, slik som klarere vist på fig. 5A og 5B. Den spesielle, avsmalnende geometri av ankeret 87 og dettes bevegelsesmåte i luftgapet forårsaker at induktansen endres på en slik måte at oscillatorens utgangsfrekvens varierer på lineær måte med hensyn til ankerstilling. Fig. 6 viser den lineære sammenheng mellom oscillatorfrekvens og ankerstilling over oscillatorens normale driftsområde.

Da hver stilling av ankeret 8 7 kan settes lik en tilsvarende, entydig stilling av ventilen 11, er selve oscil-latorutgangsfrekvensen entydig relatert til den sanne ventilstilling når det dreier seg om en ventilinnstiller, eller til ventilstillings-manøverorgantrykket når det dreier seg om en ventilomformer. Dette frekvenssignal mates tilbake langs den samme toveis overføringslinje 23 til grensesjiktkortet 22, for å behandles på en måte som skal beskrives nedenfor.

Idet det nå henvises til fig. 3A-3E, kan det gis en mer detaljert beskrivelse av kretsanordningen i grensesjiktkortet 22 og dennes virkemåte. Tilbakekoplingssignalet fra oscillatoren i feltelektronikkmontasjen 24, som kommer inn via totråds-overføringslinjen 23, bearbeides via en båndpass-forsterker 97 og en opto-isolatorkrets 99 inn i en konvensjonell frekvens-til-spenning-omformer 101. Omformeren avføler frekvensen av det oscillerende tilbakekoplingssignal og omformer dette til et tilsvarende spenningssignal hvis størrelse er proporsjonal med frekvensen. Denne tilbakekoplingsspenning indikerer derfor nå ventilstillingen. Sådanne frekvens-til-spenning-omf ormerkretser er velkjente for fagfolk på elektro-nikkområdet. Etter passering gjennom et topolet filtertrinn 103 behandles tilbakekoplingsspenningssignalet av en sample-, spore- og holdekrets 105. Denne krets motvirker virkningene av alvorlige ledningstransienter som frembringes hver gang de elektropneumatiske brytere 25, 26 aktiveres. Til slutt tilføres tilbakekoplingsspenningssignalet til en avviksfor-sterker 106.

Ordresignalet fra prosesskontrolleren 13, i form av et elektrisk likespenningssignal fra 0 til 10 volt, tilveiebringes også til avviksforsterkeren 106. Avviksforsterkeren forsterker differansen mellom kontrollerens ordresignal og tilbakekoplingsspenningssignalet, og innmater den resulte-rende feilspenning både i et dødbånd-sammenliknertrinn 107

og et avviksbånd-sammenliknertrinn 109. Avhengig av størrel-sen av differansen mellom kontrollersignalet og tilbake-

koplingssignalet tilveiebringer det ene eller det andre av disse trinn et strømtriggesignal til den riktige elektropneumatiske bryter 25, 26, slik at ventilen 11 innstilles på nytt på riktig måte. Dersom feilspenningen er mindre enn en på

forhånd valgt dødbånd-terskelspenning VR1 som tilføres fra en innstillbar, ytre spenningskilde (ikke vist), aktiveres ingen av trinnene og ikke noe strømsignal vil bli tilveiebrakt til noen av de elektropneumatiske strømbrytere. Ved fravær av et aktivert sammenliknertrinn genererer en strømkilde 111 bare et hvilestrømnivå for å drive den variable frekvensoscillator i feltelektronikkmontasjen 24. Dersom det forsterkede feil-spenningssignal er større enn dødbånd-terskelspenningen VR1, men mindre enn en avviksbånd-terskelspenning VR2 (som også tilføres fra en ytre kilde), aktiveres dødbåndsammenlikneren 107. Dette forårsaker på sin side at den omkoplede strøm-kilde 111 arbeider i en pulset modus, idet pulstogets puls-bredde og pulsforhold er blitt bestemt på forhånd for å gi effektiv gjentatt innstilling av ventilen. Den pulsede modus tilbyr i virkeligheten en innstilling av finavstemningstype. Feilspenningens polaritet bestemmer retningen av den utgangs-strøm som avgis til feltelektronikkmontasjen 24.

Idet det nå henvises til fig. 4, mottar feltelektro-nikkmontas jen 24 enten +1- eller -I-strømsignalet fra grenes-sjiktkortet 22 og påvirker enten "øknings"-bryteren 26 eller "reduksjons"-bryteren 25.

Dersom størrelsen av feilspenningen er vesentlig større og i virkeligheten overskrider avviksbåndterskelen, overtar avviksbånd-sammenliknertrinnet 109. Denne sammenlik-ner driver den omkoplede strømkilde 111 i en "helt-på"-modus. Igjen bestemmer feilspenningens polaritet strømretningen og dermed hvilken elektropneumatisk bryter som påvirkes.

Sammenfatningsvis fortsetter den omkoplede strøm-kilde 111, som virker under styring av enten dødbåndsammen-liknertrinnet 107 eller avvikssammenliknertrinnet 109 (avhengig av størrelsen av feilspenningen), å tilføre, strømsig-naler til den ene eller den andre av de to elektropneumatiske brytere 25, 26 inntil feilspenningen er redusert under død-båndterskelspenningen. Ved dette tidspunkt vil strømkilden tilføre bare et hvilestrømnivå til oscillatoren, og begge de

elektropneumatiske brytere vil være i "av"-stillingen.

Det skal bemerkes at det er et innebygget hukommel-sestrekk i den spesielle utførelse som er beskrevet foran. Ved fravær av ordresignaler for å påvirke de elektropneumatiske brytere 25, 26 forblir hver av bryterne i "av"-tilstanden. Således opprettholdes status quo med hensyn til stillingen av ventilen. I tilfelle av en elektrisk effektsvikt, eller en annen avbrytelse av strømsignalene fra grensesjiktkortet 22, forblir de elektropneumatiske brytere ganske enkelt funksjonsudyktige, og ventilen forblir i sin tidligere stilling. Så snart den elektriske effekttilførsel gjenopptas, avføler en initialiseringskrets (ikke vist) tilbakekoplings-spenningen fra frekvens-til-spenning-omformeren 101 (se fig. 3B) som indikerer ventilstilling, og innstiller kontrolleren på nytt slik at det oppnås en "støtfri" overgang.

Idet det nå henvises til fig. 7, oppnås en alternativ utførelse av ventilomformeren ifølge oppfinnelsen ved å innsette en svakt modifisert, elektropneumatisk bryter 113 i stedet for den øvre bryter 25 (se fig. 1). Denne modifiserte bryter fungerer i prinsipp på samme måte som de elektropneumatiske brytere 25 og 26 som er beskrevet i detalj foran.

Den eneste forskjell er at dysen 36' er beliggende på den motsatte side av klaffen 38, slik at klaffen i "av"-tilstanden, dvs. med solenoiden 51 deaktivert, ikke er i kontakt med dysen. Mens således bryterne 25, 26 er "normalt lukket" ved fravær av et styresignal til solenoiden, er bryteren 113 "normalt åpen", for å oppnå den minnefunksjon som er beskrevet foran under henvisning til utførelsen på fig. 1. Det er åpen-bart at passende modifikasjoner må utføres på den elektriske kretsanordning i feltelektronikkmontasjen 24 og/eller i grensesjiktkortet 22. Mens fravær av elektrisk effekt til begge brytere 25, 26 i den tidligere utførelse ville opprettholde tilstanden status quo, må ingen effekt opprettholdes til den modifiserte bryter 113 for å oppnå det samme resultat.

Så lenge elektrisk effekt over en forutbestemt terskelverdi opprettholdes til den elektropneumatiske bryter 113 langs en ledning 125 fra feltelektronikkmontasjen 24, forblir bryteren av. Så snart den elektriske effekt faller under det forutbestemte nivå, koples imidlertid bryteren 113 på og tillater ventilering av eventuelt overskuddstrykk i den pneumatiske omvandlers 61 mottakerbelg 63. Dette forårsaker på sin side at ventilen går til en feilsikker stilling, slik som bestemt av egenskapene til den prosess som styres. Det er også mulig å innlemme en konvensjonelt kjent, pneumatisk forsinkelsesanordning i det pneumatiske system, for å foregripe ventilens bevegelse til den feilsikre stilling inntil etter forløpet av en forutbestemt tid. Dersom effekt gjenopprettes til bryteren 113 før utløpet av forsinkelses-perioden, kan en støtfri gjenopptakelse av styringen igjen etableres på nytt.

Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet i forbindelse med de viste utførelser, kan visse modifikasjoner bli åpenbare for fagfolk på området. Man kan for eksempel fore-stille seg alternative konstruksjoner av en elektrisk trigg-bar, men likevel pneumatisk drevet bryter som i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse vil arbeide på en i sitt vesen sikker måte.

Claims (17)

1. Anordning ved en ventilinnstillingsmekanisme av den type i hvilken et ventilmanøverorgan som er beliggende i et prosessmiljø, beveger ventilstammen i overensstemmelse med et ordresignal som frembringes av en prosesskontroller på en fjernt beliggende styrestasjon, karakterisert ved at den omfatter en fjerntilbakekoplingsanordning for frem-bringelse av et utgangssignal for overføring til den fjernt beliggende styrestasjon, idet utgangssignalets frekvens indikerer ventilens tilstand, og en totråds overføringslinje som forbinder den fjernt beliggende styrestasjon og prosessmiljøet, for overføring av både ordresignalet til ventilmanøver-organet og utgangssignalet til den fjernt beliggende styrestasjon.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en grensesjiktanordning som er beliggende mellom prosesskontrolleren og ventilmanøverorganet, og som omfatter en anordning for generering av et styresignal som svarer til ordresignalet og for overføring av styresignalet langs den nevnte totråds overføringslinje for å innlede operasjon av manøverorganet, og en anordning som reagerer på fjerntilbakekoplingsanordningen for å avbryte det nevnte styresignal når ventilens tilstand er slik som diktert av ordresignalet.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den omfatter en hukommelsesanordning for å opprettholde ventilen i en på forhånd eksisterende stilling ved den nevnte avbrytelse av inngangsstyresignalet.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at hukommelsesanordningen omfatter et antall brytere som kan trigges selektivt som reaksjon på styresignalet fra en AV-tilstand til en PÅ-tilstand, idet ventilmanøver-organet påvirkes bare når minst én av bryterne er i den nevnte PÅ-tilstand, slik at ventilen, ved den nevnte avbrytelse av styresignalet, forblir i den av ordresignalet dikterte tilstand inntil et senere ordresignal genereres.

5. Anordning ifølge krav 4, hvor styresignalet er et elektrisk signal og ventilmanøverorganet arbeider ved hjelp av pneumatisk trykk, karakterisert ved at hver av bryterne omfatter en anordning for veksling fra AV-tilstanden til PÅ-tilstanden som reaksjon på det nevnte elektriske signal, og en anordning for å variere det pneumatiske trykk til ventilmanøverorganet når den er i PÅ-tilstanden .

6. Anordning ifølge krav 5, karakterisert ved at anordningen for veksling reagerer på et elektrisk signal med strøm- og spenningsnivåer som ligger innenfor i sitt vesen sikre grenser.

7. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at fjerntilbakekoplingsanordningen omfatter en oscillerende anordning som inneholder en variabel induksjonsspoleanordning hvis induktansverdi varierer i overensstemmelse med ventilens tilstand, idet utgangssignalet fra den oscillerende anordning har en frekvens som er avhengig av den nevnte induktansverdi.

8. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at fjerntilbakekoplingsanordningen omfatter en oscillerende anordning som inneholder en variabel induksjonsspoleanordning hvis induktansverdi varierer i overensstemmelse med ventilens tilstand, idet utgangssignalet fra den oscillerende anordning har en frekvens som er avhengig av induktansverdien.

9. Anordning ifølge krav 8, karakterisert ved at fjerntilbakekoplingsanordningen videre omfatter en frekvens-til-spenning-omformeranordning for omforming av den oscillerende anordnings utgangssignal til et spenningssignal med en størrelse som svarer til den nevnte frekvens, og at anordningen for avbrytelse av styresignalet videre omfatter en anordning for generering av et feilsignal som svarer til forskjellen i størrelse mellom spenningssignalet og ordresignalet, og en anordning som reagerer på feilsignalet for å trigge den styresignalgenererende anordning bare når feilsignalet overskrider en forutbestemt terskel.

10. Anordning ifølge krav 9, karakterisert ved at den styresignalgenererende anordning er innrettet til å anta en pulset driftsmodus og en kontinuerlig driftsmodus, og at triggeanordningen videre omfatter en første sammenliknerkrets for å bringe den styresignalgenererende anordning til å arbeide i den pulsede modus når feilsignalet overskrider terskelen med mindre enn et angitt beløp, og en andre sammenliknerkrets for å bringe den styresignalgenererende anordning til å arbeide i den kontinuerlige modus når feilsignalet overskrider terskelen med mer enn det an-gitte beløp.

11. Anordning ved en ventilinnstillingsmekanisme av den type i hvilken et pneumatisk drivbart ventilmanøverorgan som er beliggende i et prosessmiljø, beveger ventilstammen i overensstemmelse med et ordresignal som frembringes av en prosesskontroller i en fjernt beliggende styrestasjon, karakterisert ved at den omfatter en totråds overføringslinje som forbinder den fjernt beliggende styrestasjon og prosessmiljøet, en oscillerende anordning som inneholder en variabel induksjonsspoleanordning hvis induktansverdi varierer i overensstemmelse med ventilens tilstand, idet den oscillerende anordnings utgangssignal har en frekvens som er avhengig av den nevnte induktansverdi og overføres langs totråds-overfø-ringslinjen til den fjernt beliggende styrestasjon, en frekvens-til-spenning-omformeranordning for omforming av den oscillerende anordnings utgangssignal til et spenningssignal hvis størrelse svarer til frekvensen, og en grensesjiktanordning som er beliggende mellom prosesskontrolleren og ventilmanøverorganet og som inneholder en anordning for generering av et elektrisk styresignal som svarer til det nevnte ordresignal og for overføring av det elektriske styresignal langs totråds-overføringslinjen for innledning av funksjon av manøverorganet, og en anordning som reagerer på spenningssignalet for å avbryte det elektriske styresignal når ventilens tilstand er slik som diktert av ordresignalet.

12. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den omfatter et antall brytere som kan trigges selektivt som reaksjon på det elektriske styresignal fra en AV-tilstand til en PÅ-tilstand, idet hver av bryterne omfatter en anordning for å variere det pneumatiske trykk til ventilpåvirkningsorganet bare når den nevnte bryter er i PÅ- tilstanden, slik at ventilen, ved avbrytelse av det elektriske styresignal, forblir i den av ordresignalet dikterte tilstand inntil et senere ordresignal frembringes.

13. Anordning ifølge krav 11, karakterisert ved at den omfatter et antall elektropneumatiske brytere som er selektivt triggbare som reaksjon på det elektriske styresignal fra en AV-tilstand til en PÅ-tilstand, idet hver av bryterne omfatter en solenoidanordning som reagerer på det elektriske styresignal, en trykkinnlø psanordning som står i fluidumforbindelse med en kilde for pneumatisk trykk, en trykkutløpsanordning som står i fluidumforbindelse med ventilmanøverorganet, og en klaff-dyse-kombinasjon som er beliggende mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen og som kan omkoples mellom en første og en andre driftstilstand ved hjelp av solenoidanordningen, idet den første driftstilstand tillater fluidumkommunikasjon mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen, idet den andre driftstilstand avslutter fluidumkommunikasjon mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen, idet ventilmanøverorganet påvirkes bare når klaff-dyse-kombinasjonen i minst én av de nevnte brytere er i den første driftstilstand.

14. Anordning ifølge krav 13, karakterisert ved at solenoidanordningen reagerer på et elektrisk styresignal med strøm- og spenningsnivåer som ligger innenfor i sitt vesen sikre grenser.

15. Anordning ved en ventilinnstillingsmekanisme for bruk i et eksplosivt prosessmiljø, og som er av den type i hvilken et pneumatisk drevet ventilmanøverorgan som er beliggende i prosessmiljøet, beveger ventilstammen i overensstemmelse med et elektrisk ordresignal fra en fjernt beliggende styrestasjon, karakterisert ved at den omfatter en hukommelsesanordning for å opprettholde ventilen i en på forhånd eksisterende tilstand ved avbrytelse av ordresignalet, idet hukommelsesanordningen er innrettet til å påvirkes av et elektrisk styresignal med strøm- og spenningsnivåer som ligger innenfor i sitt vesen sikre grenser for det eksplosive prosessmiljø.

16. Anordning ifølge krav 15, karakterisert ved at hukommelsesanordningen omfatter et antall brytere som er selektivt triggbare ved hjelp av det elektriske styresignal fra en AV-tilstand til en PÅ-tilstand, idet hver av bryterne omfatter en anordning for å variere det pneumatiske trykk til ventilmanøverorganet bare når den nevnte bryter er i PÅ-tilstanden.

17. Anordning ifølge krav 15, karakterisert ved at hukommelsesanordningen omfatter et antall elektropneumatiske brytere som er selektivt triggbare ved hjelp av det elektriske styresignal fra en AV-tilstand til en PÅ-tilstand, idet hver av bryterne omfatter en solenoidanordning som reagerer på det elektriske styresignal, en trykkinnløpsanordning som står i fluidumforbindelse med en kilde for pneumatisk trykk, en trykkutlø psanordning som står i fluidumforbindelse med ventilmanøverorganet, og en klaff-dyse-kombinasjon som er beliggende mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen og som kan omkoples mellom en første og en andre driftstilstand ved hjelp av solenoidanordningen, idet den første driftstilstand tillater fluidumkommunikasjon mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen, idet den andre driftstilstand avslutter fluidumkommunikasjon mellom trykkinnløpsanordningen og trykkutløpsanordningen, idet ventilmanøverorganet påvirkes bare når klaff-dyse-kombinasjonen i minst én av de nevnte brytere er i den første driftstilstand.